Teoria delle cellule. Cellula. Storia dello studio della cellula. La teoria cellulare La teoria cellulare lo suggerisce

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, piante e batteri hanno una struttura simile. Successivamente, queste conclusioni sono diventate la base per dimostrare l'unità degli organismi. T. Schwann e M. Schleiden hanno introdotto nella scienza il concetto fondamentale della cellula: non c'è vita al di fuori delle cellule.

La teoria cellulare è stata ripetutamente integrata e modificata.

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✪ Teoria cellulare | Biologia Grado 10 # 4 | lezione informativa

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Sottotitoli

Disposizioni della teoria cellulare di Schleiden-Schwann

I creatori della teoria hanno formulato le sue disposizioni principali come segue:

Una cellula è un'unità strutturale elementare della struttura di tutti gli esseri viventi.
Le cellule di piante e animali sono indipendenti, omologhe tra loro per origine e struttura.

Le principali disposizioni della moderna teoria cellulare

Link e Moldenhower stabiliscono che le cellule vegetali hanno pareti indipendenti. Si scopre che la cellula è una sorta di struttura morfologicamente isolata. Nel 1831 G. Mol dimostra che anche strutture di piante apparentemente non cellulari come le falde acquifere si sviluppano dalle cellule.

F. Meyen in "Phytotomy" (1830) descrive cellule vegetali che "sono o singole, così che ogni cellula è un individuo separato, come si trova nelle alghe e nei funghi, oppure, formando piante più altamente organizzate, si combinano in più e più piccoli masse. Meyen sottolinea l'indipendenza del metabolismo di ogni cellula.

Nel 1831, Robert Brown descrive il nucleo e suggerisce che sia una parte permanente della cellula vegetale.

Scuola di Purkinje

Nel 1801 Vigia introdusse il concetto di tessuti animali, ma li isolò sulla base di preparati anatomici e non usò il microscopio. Lo sviluppo di idee sulla struttura microscopica dei tessuti animali è associato principalmente alla ricerca di Purkinje, che ha fondato la sua scuola a Breslavia.

Purkinje ei suoi studenti (da segnalare in particolare G. Valentin) hanno rivelato nella prima e più generale forma la struttura microscopica dei tessuti e degli organi dei mammiferi (compreso l'uomo). Purkinje e Valentin hanno confrontato singole cellule vegetali con singole strutture microscopiche di tessuti animali, che Purkinje chiamava più spesso "semi" (per alcune strutture animali, il termine "cellula" era usato nella sua scuola).

Nel 1837 Purkinje tenne una serie di conferenze a Praga. In essi riportava le sue osservazioni sulla struttura delle ghiandole gastriche, del sistema nervoso, ecc. Nella tabella allegata alla sua relazione venivano fornite chiare immagini di alcune cellule di tessuti animali. Tuttavia, Purkinje non ha potuto stabilire l'omologia delle cellule vegetali e delle cellule animali:

in primo luogo, per grani intendeva cellule o nuclei cellulari;
in secondo luogo, il termine "cella" era allora inteso letteralmente come "uno spazio delimitato da muri".

Purkinje ha confrontato cellule vegetali e "semi" animali in termini di analogia, non di omologia di queste strutture (intendendo i termini "analogia" e "omologia" in senso moderno).

La scuola di Müller e l'opera di Schwann

La seconda scuola in cui è stata studiata la struttura microscopica dei tessuti animali è stata il laboratorio di Johannes Müller a Berlino. Müller ha studiato la struttura microscopica della corda dorsale (corda); il suo allievo Henle pubblicò uno studio sull'epitelio intestinale, in cui descrisse i suoi vari tipi e la loro struttura cellulare.

Qui si sono svolti gli studi classici di Theodor Schwann, ponendo le basi per la teoria cellulare. Il lavoro di Schwann è stato fortemente influenzato dalla scuola di Purkinje e Henle. Schwann ha trovato il principio corretto per confrontare le cellule vegetali e le strutture microscopiche elementari degli animali. Schwann è stato in grado di stabilire l'omologia e dimostrare la corrispondenza nella struttura e nella crescita delle strutture microscopiche elementari di piante e animali.

Il significato del nucleo nella cellula di Schwann fu suggerito dalla ricerca di Matthias Schleiden, che nel 1838 pubblicò l'opera Materials on Phytogenesis. Pertanto, Schleiden è spesso definito un coautore della teoria cellulare. L'idea di base della teoria cellulare - la corrispondenza delle cellule vegetali e le strutture elementari degli animali - era estranea a Schleiden. Ha formulato la teoria della formazione di nuove cellule da una sostanza senza struttura, secondo la quale, prima, il nucleolo si condensa dalla più piccola granularità e attorno ad esso si forma un nucleo, che è il primo della cellula (citoblasto). Tuttavia, questa teoria era basata su fatti errati.

Nel 1838 Schwann pubblicò 3 rapporti preliminari e nel 1839 apparve la sua opera classica "Studi microscopici sulla corrispondenza nella struttura e nella crescita di animali e piante", nel cui titolo stesso si esprime l'idea principale della teoria cellulare :

Nella prima parte del libro esamina la struttura della notocorda e della cartilagine, mostrando che le loro strutture elementari - le cellule si sviluppano allo stesso modo. Inoltre, dimostra che anche le strutture microscopiche di altri tessuti e organi dell'organismo animale sono cellule, del tutto paragonabili alle cellule della cartilagine e della corda.
La seconda parte del libro mette a confronto cellule vegetali e cellule animali e ne mostra la corrispondenza.
La terza parte sviluppa disposizioni teoriche e formula i principi della teoria cellulare. Fu la ricerca di Schwann a formalizzare la teoria cellulare ea dimostrare (al livello delle conoscenze dell'epoca) l'unità della struttura elementare di animali e piante. L'errore principale di Schwann era la sua opinione, seguendo Schleiden, sulla possibilità dell'emergere di cellule da una sostanza non cellulare senza struttura.

Sviluppo della teoria cellulare nella seconda metà del XIX secolo

Dagli anni 1840 del XIX secolo, la teoria della cellula è stata al centro dell'attenzione di tutta la biologia e si è sviluppata rapidamente, trasformandosi in una branca indipendente della scienza: la citologia.

Per l'ulteriore sviluppo della teoria cellulare, fu essenziale la sua estensione ai protisti (protozoi), riconosciuti come cellule a vita libera (Siebold, 1848).

In questo momento, l'idea della composizione della cellula cambia. Viene chiarita l'importanza secondaria della membrana cellulare, che era precedentemente riconosciuta come la parte più essenziale della cellula, e viene portata l'importanza del protoplasma (citoplasma) e del nucleo cellulare (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig, Huxley). in primo piano, che ha trovato la sua espressione nella definizione di cellula data da M. Schulze nel 1861:

Una cellula è un grumo di protoplasma con un nucleo contenuto all'interno.

Nel 1861 Brucco propone una teoria sulla complessa struttura della cellula, da lui definita “organismo elementare”, che chiarisce la teoria della formazione cellulare da una sostanza priva di struttura (citoblastema) ulteriormente sviluppata da Schleiden e Schwann. Si è scoperto che il metodo di formazione di nuove cellule è la divisione cellulare, che è stata studiata per la prima volta da Mole su alghe filamentose. Nella confutazione della teoria del citoblastema su materiale botanico, gli studi di Negeli e N. I. Zhele hanno svolto un ruolo importante.

La divisione delle cellule dei tessuti negli animali fu scoperta nel 1841 da Remak. Si è scoperto che la frammentazione dei blastomeri è una serie di divisioni successive (Bishtyuf, N. A. Kelliker). L'idea della diffusione universale della divisione cellulare come un modo per formare nuove cellule è fissata da R. Virchow sotto forma di un aforisma:

"Omnis cellula ex cellula".
Ogni cellula da una cellula.

Nello sviluppo della teoria cellulare nel XIX secolo sorgono aspre contraddizioni, che riflettono la duplice natura della teoria cellulare che si è sviluppata nell'ambito di una concezione meccanicistica della natura. Già in Schwann c'è il tentativo di considerare l'organismo come una somma di cellule. Questa tendenza è particolarmente sviluppata in "Cellular Pathology" di Virchow (1858).

Il lavoro di Virchow ha avuto un impatto ambiguo sullo sviluppo della scienza cellulare:

Ha esteso la teoria cellulare al campo della patologia, che ha contribuito al riconoscimento dell'universalità della dottrina cellulare. Il lavoro di Virchow consolidò il rifiuto della teoria del citoblastema di Schleiden e Schwann, attirò l'attenzione sul protoplasma e sul nucleo, riconosciuti come le parti più essenziali della cellula.
Virchow ha diretto lo sviluppo della teoria cellulare lungo il percorso di un'interpretazione puramente meccanicistica dell'organismo.
Virchow ha elevato le cellule al livello di un essere indipendente, per cui l'organismo non è stato considerato nel suo insieme, ma semplicemente come una somma di cellule.

20 ° secolo

A partire dalla seconda metà dell'Ottocento la teoria cellulare acquisì un carattere sempre più metafisico, rafforzato dalla Fisiologia cellulare di Ferworn, che considerava ogni processo fisiologico in atto nell'organismo come una semplice somma delle manifestazioni fisiologiche delle singole cellule. Alla fine di questa linea di sviluppo della teoria cellulare, apparve la teoria meccanicistica dello "stato cellulare", sostenuta tra gli altri da Haeckel. Secondo questa teoria, il corpo viene confrontato con lo stato e le sue cellule con i cittadini. Tale teoria contraddiceva il principio dell'integrità dell'organismo.

La direzione meccanicistica nello sviluppo della teoria cellulare è stata aspramente criticata. Nel 1860, I. M. Sechenov ha criticato l'idea di una cellula di Virchow. In seguito, la teoria cellulare fu sottoposta a valutazioni critiche da parte di altri autori. Le obiezioni più serie e fondamentali furono fatte da Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907) e Dobell (1911). L'istologo ceco Studnička (1929, 1934) fece un'ampia critica alla teoria cellulare.

Negli anni '30, la biologa sovietica O. B. Lepeshinskaya, sulla base dei dati della sua ricerca, avanzò una "nuova teoria cellulare" in contrapposizione al "virchowianesimo". Si basava sull'idea che nell'ontogenesi le cellule possono svilupparsi da qualche sostanza vivente non cellulare. Una verifica critica dei fatti posti da O. B. Lepeshinskaya e dai suoi aderenti come base della teoria da lei avanzata non ha confermato i dati sullo sviluppo dei nuclei cellulari da una "sostanza vivente" priva di nucleare.

Teoria cellulare moderna

La moderna teoria cellulare parte dal fatto che la struttura cellulare è la principale forma di esistenza della vita, insita in tutti gli organismi viventi, ad eccezione dei virus. Il miglioramento della struttura cellulare era la direzione principale dello sviluppo evolutivo sia nelle piante che negli animali, e la struttura cellulare era saldamente mantenuta nella maggior parte degli organismi moderni.

Allo stesso tempo, le disposizioni dogmatiche e metodologicamente errate della teoria cellulare dovrebbero essere rivalutate:

La struttura cellulare è la principale, ma non l'unica forma di esistenza della vita. I virus possono essere considerati forme di vita non cellulari. È vero, mostrano segni di esseri viventi (metabolismo, capacità di riprodursi, ecc.) solo all'interno delle cellule; fuori dalle cellule, il virus è una sostanza chimica complessa. Secondo la maggior parte degli scienziati, nella loro origine i virus sono associati alla cellula, fanno parte del suo materiale genetico, geni "selvaggi".
Si è scoperto che esistono due tipi di cellule: procariotiche (cellule di batteri e archeobatteri), che non hanno un nucleo delimitato da membrane, ed eucariotiche (cellule di piante, animali, funghi e protisti), con un nucleo circondato da un doppia membrana con pori nucleari. Ci sono molte altre differenze tra cellule procariotiche ed eucariotiche. La maggior parte dei procarioti non ha organelli di membrana interna, mentre la maggior parte degli eucarioti ha mitocondri e cloroplasti. Secondo la teoria della simbiogenesi, questi organelli semi-autonomi sono i discendenti delle cellule batteriche. Pertanto, una cellula eucariotica è un sistema di un livello di organizzazione superiore; non può essere considerata del tutto omologa a una cellula batterica (una cellula batterica è omologa a un mitocondrio di una cellula umana). L'omologia di tutte le cellule, quindi, è stata ridotta alla presenza di una membrana esterna chiusa di un doppio strato di fosfolipidi (negli archeobatteri ha una composizione chimica diversa rispetto ad altri gruppi di organismi), ribosomi e cromosomi - materiale ereditario nella forma di molecole di DNA che formano un complesso con le proteine. Ciò, ovviamente, non nega l'origine comune di tutte le cellule, che è confermata dalla comunanza della loro composizione chimica.
La teoria cellulare considerava l'organismo come una somma di cellule, e dissolveva le manifestazioni della vita dell'organismo nella somma delle manifestazioni della vita delle sue cellule costituenti. Ciò ha ignorato l'integrità dell'organismo, i modelli del tutto sono stati sostituiti dalla somma delle parti.
Considerando la cellula come elemento strutturale universale, la teoria cellulare considerava cellule tissutali e gameti, protisti e blastomeri come strutture completamente omologhe. L'applicabilità del concetto di cellula ai protisti è una questione discutibile della scienza cellulare, nel senso che molte complesse cellule multinucleate di protisti possono essere considerate come strutture sopracellulari. Nelle cellule dei tessuti, nelle cellule germinali, nei protisti si manifesta un'organizzazione cellulare comune, espressa nell'isolamento morfologico del carioplasma sotto forma di nucleo, tuttavia queste strutture non possono essere considerate qualitativamente equivalenti, portando tutte le loro caratteristiche specifiche oltre il concetto di " cellula". In particolare, i gameti di animali o piante non sono solo cellule di un organismo multicellulare, ma una speciale generazione aploide del loro ciclo vitale, che ha caratteristiche genetiche, morfologiche e talvolta ecologiche ed è soggetta all'azione indipendente della selezione naturale. Allo stesso tempo, quasi tutte le cellule eucariotiche hanno indubbiamente un'origine comune e un insieme di strutture omologhe - elementi del citoscheletro, ribosomi di tipo eucariotico, ecc.
La teoria cellulare dogmatica ignorava la specificità delle strutture non cellulari nel corpo o addirittura le riconosceva, come fece Virchow, come inanimate. Infatti, oltre alle cellule, il corpo ha strutture sopracellulari multinucleari (sincizi, simplasti) e una sostanza intercellulare priva di nucleo che ha la capacità di metabolizzare e quindi è viva. Stabilire la specificità delle loro manifestazioni vitali e il significato per l'organismo è compito della moderna citologia. Allo stesso tempo, sia le strutture multinucleari che la sostanza extracellulare compaiono solo dalle cellule. I sincizi e i simplasti degli organismi multicellulari sono il prodotto della fusione delle cellule originali e la sostanza extracellulare è il prodotto della loro secrezione, cioè si forma come risultato del metabolismo cellulare.
Il problema della parte e del tutto è stato risolto metafisicamente dalla teoria cellulare ortodossa: tutta l'attenzione è stata trasferita alle parti dell'organismo - cellule o "organismi elementari".

L'integrità dell'organismo è il risultato di relazioni naturali e materiali che sono abbastanza accessibili alla ricerca e alla divulgazione. Le cellule di un organismo pluricellulare non sono individui capaci di esistere indipendentemente (le cosiddette colture cellulari esterne all'organismo sono sistemi biologici creati artificialmente). Di norma, solo quelle cellule multicellulari che danno origine a nuovi individui (gameti, zigoti o spore) e possono essere considerate come organismi separati sono capaci di un'esistenza indipendente. La cellula non può essere strappata dall'ambiente (come, in effetti, qualsiasi sistema vivente). Concentrare tutta l'attenzione sulle singole cellule porta inevitabilmente all'unificazione ea una comprensione meccanicistica dell'organismo come somma di parti.

Purificata dai meccanismi e integrata con nuovi dati, la teoria cellulare rimane una delle più importanti generalizzazioni biologiche.

) l'ha integrato con la disposizione più importante (ogni cella viene da un'altra cella).

Schleiden e Schwann, riassumendo le conoscenze disponibili sulla cellula, hanno dimostrato che la cellula è l'unità di base di qualsiasi organismo. Cellule animali, piante e batteri hanno una struttura simile. Successivamente, queste conclusioni sono diventate la base per dimostrare l'unità degli organismi. T. Schwann e M. Schleiden hanno introdotto nella scienza il concetto fondamentale della cellula: non c'è vita al di fuori delle cellule. La teoria cellulare è stata integrata e modificata ogni volta.

Disposizioni della teoria cellulare di Schleiden-Schwann

Tutti gli animali e le piante sono costituiti da cellule.
Le piante e gli animali crescono e si sviluppano attraverso la formazione di nuove cellule.
Una cellula è la più piccola unità di vita e l'intero organismo è un insieme di cellule.

Le principali disposizioni della moderna teoria cellulare

La cellula è l'unità elementare della vita, non c'è vita al di fuori della cellula.
Una cellula è un singolo sistema, include molti elementi naturalmente interconnessi, che rappresentano una formazione olistica, costituita da unità funzionali coniugate - organelli.
Le cellule di tutti gli organismi sono omologhe.
La cellula si forma solo dividendo la cellula madre, dopo aver raddoppiato il suo materiale genetico.
Un organismo pluricellulare è un sistema complesso di molte cellule unite e integrate in sistemi di tessuti e organi collegati tra loro.
Le cellule degli organismi pluricellulari sono totipotenti.

Disposizioni aggiuntive della teoria cellulare

Al fine di allineare maggiormente la teoria cellulare ai dati della moderna biologia cellulare, l'elenco delle sue disposizioni viene spesso integrato e ampliato. In molte fonti, queste disposizioni aggiuntive differiscono, il loro insieme è piuttosto arbitrario.

Le cellule procariotiche ed eucariotiche sono sistemi di diversi livelli di complessità e non sono completamente omologhe tra loro (vedi sotto).
La base della divisione cellulare e della riproduzione degli organismi è la copia delle informazioni ereditarie - molecole di acido nucleico ("ogni molecola da una molecola"). Le disposizioni sulla continuità genetica si applicano non solo alla cellula nel suo insieme, ma anche ad alcuni dei suoi componenti più piccoli: mitocondri, cloroplasti, geni e cromosomi.
Un organismo pluricellulare è un nuovo sistema, un insieme complesso di molte cellule, unite e integrate in un sistema di tessuti e organi, collegati tra loro con l'ausilio di fattori chimici, umorali e nervosi (regolazione molecolare).
Le cellule multicellulari sono totipotenti, cioè hanno le potenze genetiche di tutte le cellule di un dato organismo, sono equivalenti nell'informazione genetica, ma differiscono l'una dall'altra nella diversa espressione (lavoro) di vari geni, che porta alla loro diversità morfologica e funzionale - alla differenziazione.

Storia

XVII secolo

Link e Moldenhower stabiliscono che le cellule vegetali hanno pareti indipendenti. Si scopre che la cellula è una sorta di struttura morfologicamente isolata. Nel 1831, Mol dimostra che anche le strutture vegetali apparentemente non cellulari, come le falde acquifere, si sviluppano dalle cellule.

Meyen in "Phytotomy" (1830) descrive cellule vegetali che "sono solitarie, cosicché ogni cellula è un individuo separato, come si trova nelle alghe e nei funghi, oppure, formando piante più altamente organizzate, sono combinate in formazioni più o meno significative masse. Meyen sottolinea l'indipendenza del metabolismo di ogni cellula.

Nel 1831, Robert Brown descrive il nucleo e suggerisce che sia una parte permanente della cellula vegetale.

Scuola di Purkinje

in primo luogo, per grani intendeva cellule o nuclei cellulari;
in secondo luogo, il termine "cella" era allora inteso letteralmente come "uno spazio delimitato da muri".

Purkinje ha confrontato cellule vegetali e "semi" animali in termini di analogia, non di omologia di queste strutture (intendendo i termini "analogia" e "omologia" in senso moderno).

La scuola di Müller e l'opera di Schwann

Nella prima parte del libro esamina la struttura della notocorda e della cartilagine, mostrando che le loro strutture elementari - le cellule si sviluppano allo stesso modo. Inoltre, dimostra che anche le strutture microscopiche di altri tessuti e organi dell'organismo animale sono cellule, del tutto paragonabili alle cellule della cartilagine e della corda.
La seconda parte del libro mette a confronto cellule vegetali e cellule animali e ne mostra la corrispondenza.
La terza parte sviluppa disposizioni teoriche e formula i principi della teoria cellulare. Fu la ricerca di Schwann a formalizzare la teoria cellulare ea dimostrare (al livello delle conoscenze dell'epoca) l'unità della struttura elementare di animali e piante. L'errore principale di Schwann era la sua opinione, seguendo Schleiden, sulla possibilità dell'emergere di cellule da una sostanza non cellulare senza struttura.

Sviluppo della teoria cellulare nella seconda metà del XIX secolo

Per l'ulteriore sviluppo della teoria cellulare, fu essenziale la sua estensione ai protisti (protozoi), riconosciuti come cellule a vita libera (Siebold, 1848).

Una cellula è un grumo di protoplasma con un nucleo contenuto all'interno.

Nel 1861 Brucco propone una teoria sulla complessa struttura della cellula, da lui definita "organismo elementare", che chiarisce la teoria della formazione cellulare da una sostanza priva di struttura (citoblastema) ulteriormente sviluppata da Schleiden e Schwann. Si è scoperto che il metodo di formazione di nuove cellule è la divisione cellulare, che è stata studiata per la prima volta da Mole su alghe filamentose. Nella confutazione della teoria del citoblastema su materiale botanico, gli studi di Negeli e N. I. Zhele hanno svolto un ruolo importante.

"Omnis cellula ex cellula".
Ogni cellula da una cellula.

Il lavoro di Virchow ha avuto un impatto ambiguo sullo sviluppo della scienza cellulare:

Ha esteso la teoria cellulare al campo della patologia, che ha contribuito al riconoscimento dell'universalità della dottrina cellulare. Il lavoro di Virchow consolidò il rifiuto della teoria del citoblastema di Schleiden e Schwann, attirò l'attenzione sul protoplasma e sul nucleo, riconosciuti come le parti più essenziali della cellula.
Virchow ha diretto lo sviluppo della teoria cellulare lungo il percorso di un'interpretazione puramente meccanicistica dell'organismo.
Virchow ha elevato le cellule al livello di un essere indipendente, per cui l'organismo non è stato considerato nel suo insieme, ma semplicemente come una somma di cellule.

20 ° secolo

Teoria cellulare moderna

Allo stesso tempo, le disposizioni dogmatiche e metodologicamente errate della teoria cellulare dovrebbero essere rivalutate:

La struttura cellulare è la principale, ma non l'unica forma di esistenza della vita. I virus possono essere considerati forme di vita non cellulari. È vero, mostrano segni di esseri viventi (metabolismo, capacità di riprodursi, ecc.) solo all'interno delle cellule; fuori dalle cellule, il virus è una sostanza chimica complessa. Secondo la maggior parte degli scienziati, nella loro origine i virus sono associati alla cellula, fanno parte del suo materiale genetico, geni "selvaggi".
Si è scoperto che esistono due tipi di cellule: procariotiche (cellule di batteri e archeobatteri), che non hanno un nucleo delimitato da membrane, ed eucariotiche (cellule di piante, animali, funghi e protisti), con un nucleo circondato da un doppia membrana con pori nucleari. Ci sono molte altre differenze tra cellule procariotiche ed eucariotiche. La maggior parte dei procarioti non ha organelli di membrana interna, mentre la maggior parte degli eucarioti ha mitocondri e cloroplasti. Secondo la teoria della simbiogenesi, questi organelli semi-autonomi sono i discendenti delle cellule batteriche. Pertanto, una cellula eucariotica è un sistema di un livello di organizzazione superiore; non può essere considerata del tutto omologa a una cellula batterica (una cellula batterica è omologa a un mitocondrio di una cellula umana). L'omologia di tutte le cellule, quindi, è stata ridotta alla presenza di una membrana esterna chiusa di un doppio strato di fosfolipidi (negli archeobatteri ha una composizione chimica diversa rispetto ad altri gruppi di organismi), ribosomi e cromosomi - materiale ereditario nella forma di molecole di DNA che formano un complesso con le proteine. Ciò, ovviamente, non nega l'origine comune di tutte le cellule, che è confermata dalla comunanza della loro composizione chimica.
La teoria cellulare considerava l'organismo come una somma di cellule, e dissolveva le manifestazioni vitali dell'organismo nella somma delle manifestazioni vitali delle sue cellule costituenti. Ciò ha ignorato l'integrità dell'organismo, i modelli del tutto sono stati sostituiti dalla somma delle parti.
Considerando la cellula come elemento strutturale universale, la teoria cellulare considerava cellule tissutali e gameti, protisti e blastomeri come strutture completamente omologhe. L'applicabilità del concetto di cellula ai protisti è una questione discutibile della scienza cellulare, nel senso che molte complesse cellule multinucleate di protisti possono essere considerate come strutture sopracellulari. Nelle cellule dei tessuti, nelle cellule germinali, nei protisti si manifesta un'organizzazione cellulare comune, espressa nell'isolamento morfologico del carioplasma sotto forma di nucleo, tuttavia queste strutture non possono essere considerate qualitativamente equivalenti, portando tutte le loro caratteristiche specifiche oltre il concetto di " cellula". In particolare, i gameti di animali o piante non sono solo cellule di un organismo multicellulare, ma una speciale generazione aploide del loro ciclo vitale, che ha caratteristiche genetiche, morfologiche e talvolta ecologiche ed è soggetta all'azione indipendente della selezione naturale. Allo stesso tempo, quasi tutte le cellule eucariotiche hanno indubbiamente un'origine comune e un insieme di strutture omologhe - elementi del citoscheletro, ribosomi di tipo eucariotico, ecc.
La teoria cellulare dogmatica ignorava la specificità delle strutture non cellulari nel corpo o addirittura le riconosceva, come fece Virchow, come inanimate. Infatti, oltre alle cellule, il corpo ha strutture sopracellulari multinucleari (sincizi, simplasti) e una sostanza intercellulare priva di nucleo che ha la capacità di metabolizzare e quindi è viva. Stabilire la specificità delle loro manifestazioni vitali e il significato per l'organismo è compito della moderna citologia. Allo stesso tempo, sia le strutture multinucleari che la sostanza extracellulare compaiono solo dalle cellule. I sincizi e i simplasti degli organismi multicellulari sono il prodotto della fusione delle cellule originali e la sostanza extracellulare è il prodotto della loro secrezione, cioè si forma come risultato del metabolismo cellulare.
Il problema della parte e del tutto è stato risolto metafisicamente dalla teoria cellulare ortodossa: tutta l'attenzione è stata trasferita alle parti dell'organismo - cellule o "organismi elementari".

Scoperta e studio cellule reso possibile dall'invenzione del microscopio e dal miglioramento dei metodi di esame microscopico.

Nel 1665, l'inglese Robert Hooke fu il primo a osservare la divisione del tessuto della corteccia di quercia da sughero in cellule (cellule) usando lenti di ingrandimento. Anche se si è scoperto che non ha scoperto le cellule (nel suo concetto del termine), ma solo i gusci esterni delle cellule vegetali. Successivamente, il mondo degli organismi unicellulari fu scoperto da A. Leeuwenhoek. Fu il primo a vedere le cellule animali (eritrociti). Successivamente, F. Fontana descrisse le cellule animali, ma questi studi a quel tempo non portarono al concetto di universalità della struttura cellulare, perché non c'erano idee chiare su cosa fosse una cellula.

R. Hooke credeva che le cellule fossero vuoti o pori tra le fibre vegetali. Successivamente M. Malpighi, N. Gru e F. Fontana, osservando oggetti vegetali al microscopio, confermarono i dati di R. Hooke, chiamando le cellule “bolle”. A. Levenguk ha dato un contributo significativo allo sviluppo di studi microscopici su organismi vegetali e animali. Ha pubblicato i dati delle sue osservazioni nel libro "Secrets of Nature".

Le illustrazioni di questo libro dimostrano chiaramente le strutture cellulari degli organismi vegetali e animali. Tuttavia, A. Leeuwenhoek non ha rappresentato le strutture morfologiche descritte come formazioni cellulari. La sua ricerca era casuale, non sistematizzata. G. Link, G. Travenarius e K. Rudolph all'inizio del XIX secolo hanno dimostrato con le loro ricerche che le cellule non sono vuoti, ma formazioni indipendenti limitate da pareti. Si è scoperto che le cellule hanno un contenuto che ho chiamato protoplasma Purkinje. R. Brown ha descritto il nucleo come una parte permanente delle cellule.

T. Schwann ha analizzato i dati della letteratura sulla struttura cellulare di piante e animali, confrontandoli con le proprie ricerche e ha pubblicato i risultati nel suo lavoro. In esso, T. Schwann ha mostrato che le cellule sono unità strutturali viventi elementari di organismi vegetali e animali. Hanno un piano strutturale comune e sono formati in un unico modo. Queste tesi divennero la base della teoria cellulare.

I ricercatori sono stati a lungo impegnati nell'accumulo di osservazioni sulla struttura di organismi unicellulari e multicellulari, prima di formulare le disposizioni della CT. Fu durante questo periodo che vari metodi di ricerca ottica furono maggiormente sviluppati e migliorati.

Le cellule sono divise in nucleare (eucariotico) e non nucleare (procariotico). Gli animali sono costruiti da cellule eucariotiche. Solo i globuli rossi dei mammiferi (eritrociti) non hanno nuclei. Li perdono nel corso del loro sviluppo.

La definizione di una cellula è cambiata a seconda della conoscenza della loro struttura e funzione.

Definizione 1

Secondo i dati moderni, cellula - questo è un sistema strutturalmente ordinato di biopolimeri limitato dal guscio attivo, che forma il nucleo e il citoplasma, partecipa a un unico insieme di processi metabolici e garantisce il mantenimento e la riproduzione del sistema nel suo insieme.

teoria delle cellule è un'idea generalizzata della struttura della cellula come unità di vita, della riproduzione delle cellule e del loro ruolo nella formazione degli organismi multicellulari.

I progressi nello studio delle cellule sono associati allo sviluppo della microscopia nel XIX secolo. A quel tempo, l'idea della struttura della cellula cambiò: non la membrana cellulare fu presa come base della cellula, ma il suo contenuto: il protoplasma. Allo stesso tempo, il nucleo è stato scoperto come elemento permanente della cellula.

Le informazioni sulla struttura fine e lo sviluppo di tessuti e cellule hanno permesso di generalizzare. Tale generalizzazione fu fatta nel 1839 dal biologo tedesco T. Schwann sotto forma della teoria cellulare da lui formulata. Ha sostenuto che le cellule di animali e piante sono fondamentalmente simili. Il patologo tedesco R. Virchow ha sviluppato e generalizzato queste idee. Ha avanzato una posizione importante, ovvero che le cellule derivano solo dalle cellule per riproduzione.

Disposizioni di base della teoria cellulare

T. Schwann nel 1839, nella sua opera "Studi microscopici sulla corrispondenza nella struttura e nella crescita di animali e piante", formulò le principali disposizioni della teoria cellulare (successivamente furono raffinate e integrate più di una volta.

La teoria cellulare contiene le seguenti disposizioni:

cellula - l'unità elementare di base della struttura, dello sviluppo e del funzionamento di tutti gli organismi viventi, la più piccola unità di vita;
le cellule di tutti gli organismi sono omologhe (simili) (omologhe) nella loro struttura chimica, le principali manifestazioni dei processi vitali e del metabolismo;
le cellule si moltiplicano per divisione: una nuova cellula si forma come risultato della divisione della cellula originale (madre);
negli organismi multicellulari complessi, le cellule si specializzano nelle funzioni che svolgono e formano i tessuti; gli organi sono costruiti da tessuti, strettamente interconnessi da forme di regolazione intercellulare, umorale e nervosa.

L'intenso sviluppo della citologia nei secoli $XIX$ e $XX$ confermò le principali disposizioni della TC e la arricchì di nuovi dati sulla struttura e le funzioni della cellula. Durante questo periodo, alcune tesi errate della teoria cellulare di T. Schwann furono scartate, vale a dire che una singola cellula di un organismo multicellulare può funzionare in modo indipendente, che un organismo multicellulare è un semplice insieme di cellule e che si verifica lo sviluppo di una cellula da un “blastema” acellulare.

Nella sua forma moderna, la teoria cellulare include le seguenti disposizioni principali:

Una cellula è la più piccola unità di un essere vivente, che possiede tutte le proprietà che soddisfano la definizione di "vivente". Questi sono il metabolismo e l'energia, il movimento, la crescita, l'irritabilità, l'adattamento, la variabilità, la riproduzione, l'invecchiamento e la morte.
Le cellule di vari organismi hanno un piano strutturale comune, dovuto alla somiglianza delle funzioni generali finalizzate al mantenimento della vita delle cellule stesse e alla loro riproduzione. La diversità delle forme cellulari è il risultato della specificità delle loro funzioni.
Le cellule si moltiplicano a seguito della divisione della cellula originaria con la precedente riproduzione del suo materiale genetico.
Le cellule sono parti di un organismo integrale, il loro sviluppo, le caratteristiche strutturali e le funzioni dipendono dall'intero organismo, che è una conseguenza dell'interazione nei sistemi funzionali di tessuti, organi, apparati e sistemi di organi.

Osservazione 1

La teoria cellulare, che corrisponde all'attuale livello di conoscenza in biologia, per molti aspetti differisce radicalmente dalle idee sulla cellula non solo all'inizio del XIX secolo, quando T. Schwann la formulò per la prima volta, ma anche in metà del XX secolo. Nel nostro tempo, questo è un sistema di opinioni scientifiche, che ha assunto la forma di teorie, leggi e principi.

Le principali disposizioni della CT hanno mantenuto il loro significato fino ad oggi, sebbene da oltre 150 anni siano state ottenute nuove informazioni sulla struttura, l'attività vitale e lo sviluppo delle cellule.

Significato della teoria cellulare

Il significato della teoria cellulare nello sviluppo della scienza sta nel fatto che grazie ad essa è diventato chiaro che la cellula è il componente più importante di tutti gli organismi, il loro principale componente "costruttivo". Poiché lo sviluppo di ogni organismo inizia con una singola cellula (zigote), la cellula è anche la base embrionale degli organismi pluricellulari.

La creazione della teoria cellulare è diventata una delle prove decisive dell'unità di tutta la natura vivente, l'evento più importante della scienza biologica.

La teoria cellulare ha contribuito allo sviluppo dell'embriologia, dell'istologia e della fisiologia. Ha fornito la base per il concetto materialistico della vita, per spiegare l'interconnessione evolutiva degli organismi, per il concetto dell'essenza dell'ontogenesi.

Le principali disposizioni della CT sono ancora attuali oggi, sebbene per un periodo di oltre 100 anni, gli scienziati naturali abbiano ricevuto nuove informazioni sulla struttura, lo sviluppo e la vita della cellula.

La cellula è la base di tutti i processi del corpo: sia biochimici che fisiologici, poiché è a livello cellulare che avvengono tutti questi processi. Grazie alla teoria cellulare, è stato possibile giungere alla conclusione sulla somiglianza nella composizione chimica di tutte le cellule e convincersi ancora una volta dell'unità dell'intero mondo organico.

La teoria cellulare è una delle generalizzazioni biologiche più importanti, secondo la quale tutti gli organismi hanno una struttura cellulare.

Osservazione 2

La teoria cellulare, insieme alla legge della trasformazione dell'energia e alla teoria evolutiva di Charles Darwin, è una delle tre più grandi scoperte della scienza naturale del XIX secolo.

La teoria cellulare ha notevolmente influenzato lo sviluppo della biologia. Ha dimostrato l'unità della natura vivente e ha mostrato l'unità strutturale di questa unità, che è la cellula.

La creazione della teoria cellulare è diventata un evento importante in biologia, una delle prove decisive dell'unità di tutta la natura vivente. La teoria cellulare ha avuto un'influenza significativa e decisiva sullo sviluppo della biologia, fungendo da fondamento principale per lo sviluppo di discipline come l'embriologia, l'istologia e la fisiologia. Ha fornito una base per spiegare le relazioni correlate degli organismi, per il concetto del meccanismo dello sviluppo individuale.

La teoria cellulare è forse la generalizzazione più importante della biologia moderna ed è un sistema di principi e disposizioni. È il background scientifico di molte discipline biologiche che studiano la struttura e la vita degli esseri viventi. La teoria cellulare rivela i meccanismi di crescita, sviluppo e riproduzione degli organismi.

A metà del XIX secolo si formò la teoria cellulare di Schwann e Schleiden. I biologi tedeschi hanno dimostrato che la cellula è la base di un organismo vivente e che la vita non può esistere al di fuori della cellula.

Storia

La scoperta della cellula nel 1665 da parte di Robert Hooke segnò l'inizio dello studio del micromondo. Nel 1670, i naturalisti Marcello Malpighi e Nehemiah Grew descrissero "sacche o vescicole" trovate nelle piante.

Il naturalista olandese Anthony van Leeuwenhoek progettò e migliorò microscopi e, a partire dal 1673, pubblicò schizzi di protozoi, batteri, spermatozoi ed eritrociti.

I microscopi del XVII-XVIII secolo potevano solo dare un'idea generale della cellula. Tuttavia, questo è stato sufficiente per gettare le basi per una nuova scienza: la citologia.

L'ulteriore storia dello studio della cellula è associata allo sviluppo non solo delle scienze biologiche, ma anche di nuove tecnologie che hanno aiutato a studiare in dettaglio la struttura e il comportamento della cellula. Il vero riconoscimento della citologia avvenne all'inizio del XIX secolo.
Diverse date significative sulla strada per la formazione della teoria cellulare:

1825 - il fisiologo Jan Purkyne scopre un nucleo in un uovo di gallina;
1828 - il biologo Karl Baer scopre e descrive l'uovo umano come fonte di sviluppo di una nuova vita;
1830 - il botanico Franz Meyen descrive la cellula come una struttura separata in cui avviene il metabolismo;
1831 - il botanico Robert Brown descrisse dettagliatamente il nucleo e scoprì che è una parte indispensabile di ogni cellula;
1838 - il botanico Matthias Schleiden scopre che tutti i tessuti vegetali sono costituiti da cellule;
1839 - Il biologo Theodor Schwann stabilì che gli organismi sono composti da cellule simili nella struttura;
1855 - il medico Rudolf Virchow determinò che le cellule si stavano dividendo.

Schwann è considerato l'autore della teoria cellulare. Influenzato dalle opere di Schleiden (quindi è considerato un coautore), formulò le principali disposizioni della teoria cellulare, che sono tuttora valide. Alla fine del XIX secolo furono scoperte la mitosi e la meiosi e la teoria cellulare, che ricevette il riconoscimento scientifico, fu integrata.

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Riso. 1. Theodore Schwann.

Nonostante il fatto che Schleiden sia l'ispirazione di Schwann, ha avanzato l'errata teoria che una nuova cellula emerga dal nucleo. Inoltre, Schleiden non ha riconosciuto la corrispondenza tra cellule vegetali e animali.

Regolamento

La posizione principale della teoria cellulare è che tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule simili. Con lo sviluppo della scienza, le posizioni di Schwann furono integrate e a teoria cellulare moderna:

cellule - un'unità morfologica e funzionale della struttura degli organismi (ad eccezione dei virus);
tutte le cellule sono simili (omologhe) nella struttura e nella composizione chimica;
le cellule sono in grado di metabolismo e autoregolazione grazie al lavoro degli organelli;
le cellule si dividono esclusivamente per fissione;
Le cellule degli organismi multicellulari sono specializzate nelle loro funzioni e sono combinate in tessuti e organi.

Riso. 2. Cellule di piante, batteri, animali.

I virus sono forme di vita non cellulari. Tuttavia, le proprietà degli organismi viventi compaiono dopo la penetrazione nella cellula.

Senso

Le disposizioni della teoria cellulare sono di grande importanza per l'insegnamento evolutivo. La cellula, come unità strutturale di tutti gli esseri viventi, unisce la biosfera e conferma l'origine comune degli esseri viventi.

L'importanza di creare una teoria cellulare è importante per lo sviluppo della medicina, dell'allevamento, della genetica e della formazione di nuove scienze:

biochimica;
biologia molecolare;
biofisica;
bioetica;
bioinformatica.

I moderni metodi di citologia consentono di esaminare una sezione delle ciglia dei protozoi, monitorare i processi che si verificano nella cellula e creare modelli di organelli e molecole.

Riso. 3. Metodi moderni di citologia.

Cosa abbiamo imparato?

Brevemente sulla teoria cellulare, la sua storia e disposizioni. L'essenza principale della teoria: tutti gli organismi sono costituiti da unità strutturali: le cellule. I biologi tedeschi Schwann e Schleiden sono riconosciuti come i creatori della teoria. La teoria avanzata si è riflessa nell'ulteriore sviluppo della citologia e ha svolto un ruolo importante nello sviluppo della genetica, della biologia molecolare e dell'allevamento.

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Domanda 1. Chi ha sviluppato la teoria cellulare?

La teoria cellulare è stata formulata a metà del XIX secolo. Gli scienziati tedeschi Theodor Schwann e Matthias Schleiden. Hanno riassunto i risultati di molte scoperte conosciute a quel tempo. Le principali conclusioni teoriche, chiamate teoria cellulare, T. Schwann delineate nel suo libro Microscopic Studies on the Correspondence in the Structure and Growth of Animals and Plants (1839). L'idea principale del libro è che i tessuti vegetali e animali sono costituiti da cellule. La cellula è l'unità strutturale degli organismi viventi.

Domanda 2. Perché la cella era chiamata cella?

Lo scienziato olandese Robert Hooke, usando il suo progetto di un dispositivo di ingrandimento, ha osservato una sottile sezione di sughero. Fu colpito dal fatto che il tappo fosse costruito da celle che assomigliavano a favi. Hooke chiamò queste cellule cellule.

Domanda 3. Quali proprietà uniscono tutte le cellule degli organismi viventi?

Le cellule hanno tutte le caratteristiche della vita. Sono capaci di crescita, riproduzione, metabolismo e conversione energetica, hanno ereditarietà e variabilità e rispondono a stimoli esterni.

2.1. Disposizioni di base della teoria cellulare

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